第6章 现场总线教材
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《现场总线控制系统》课件
智能建筑环境监控系统
总结词
智能建筑环境监控系统是利用现场总线 技术实现对建筑内部环境参数的实时监 测和控制的系统，以提高建筑能源利用 效率和居住舒适度。
VS
详细描述
在智能建筑环境监控系统中，现场总线技 术被用于连接各类传感器和执行器，实现 环境参数的实时监测和控制。通过现场总 线控制系统，可以实现对建筑内的温度、 湿度、光照、空气质量等参数的自动调节 ，提高居住舒适度和建筑能源利用效率。
系统安全与隐私保护问题
总结词
随着现场总线控制系统的广泛应用，系统的 安全和隐私保护问题将越来越重要。
详细描述
现场总线控制系统涉及到大量的工业数据和 敏感信息，因此系统的安全性和隐私保护能 力至关重要。未来需要加强系统的安全防护 ，采用更加先进的数据加密、身份验证等技
术，确保系统的安全稳定运行。
标准化与互操作性问题
THANKS
02
现场总线控制系统的组成
现场总线设备
传感器和执行器
用于采集和执行控制动作，是系统的基本单元。
网关和路由器
用于连接不同总线类型，实现数据转换和路由。
控制系统
基于现场总线技术的控制系统，如PLC、DCS等。
通信协议
协议标准
如PROFIBUS、Modbus等，定义了通信规 则、数据格式和传输方式。
06
现场总线控制系统的未来发
展与挑战
新技术与新标准的出现
总结词
随着科技的不断进步，现场总线控制系统将迎来更多新的技 术和标准。
详细描述
随着物联网、人工智能等技术的快速发展，现场总线控制系 统将与这些技术深度融合，形成更加智能、高效的控制系统 。同时，新的标准也将不断涌现，为系统的发展提供更加规 范和完善的指导。
第6章 现场总线技术简介ppt课件
2018/10/31
第5讲 现场总线技术简介
18
浙江大学控制科学与工程学系
—计算机控制系统—
5-2-1 现场总线的七层模型
2018/10/31 第5讲 现场总线技术简介 16
第二节 Unit 2 现场总线标准 Standard of Field Bus
2018/10/31 第5讲 现场总线技术简介 17
浙江大学控制科学与工程学系
—计算机控制系统—
本节主要内容
现场总线的七层模型
现场总线物理层标准简介 现场总线其它层次协议简介
5
浙江大学控制科学与工程学系
—计算机控制系统—
5-1-1 现场总线简介（1）
现场总线
– 是用于自动化等领域最底层的、具有开放、 统一的通信协议的通信网络 – 实现微机化的现场测量控制仪表或设备间的 双向串行多节点数字通信
现场总线技术
– 现场总线技术把单个分散的仪表或设备变成 了网络的节点
2018/10/31
第6章 现场总线技术简介
浙江大学控制科学与工程学系
—计算机控制系统—
本讲主要内容
现场总线概述
– 简介、发展与趋势、技术特点、优点、FCS
现场总线标准
– 七层模型、物理层标准、其它层次协议
目前几类有影响的现场总线
– FF、Lonworks、HART、CAN 、 Profibus等
现场总线的应用举例
2018/10/31
第5讲 现场总线技术简介
8
浙江大学控制科学与工程学系
—计算机控制系统—
5-1-2 现场总线的发展与趋势（1）
历史的回顾
– – – –
具备简单测量控制功能的就地式气动仪表 气动、电动单元组合式仪表和集中控制室 集中式计算机控制系统 计算机集散控制系统DCS
现场总线技术及应用课件：现场总线技术概述
现场总线技术概述
现场总线的主要任务，就是通过自动化系统的数据信息 来完成生产的执行。这些数据信息包括电机的电流、电机的 转速、管道的流量、阀门的状态、温度的高低、压力的大小 等，还包括控制电机的启动和停止、打开和关闭阀门、发送 警报等。现场总线传递的数据信息，是现场控制流程能够正 常进行下去的基础，也是企业级网络非常重要的部分。
接上。 现场总线的主站和子站有内置或外加的通信模块、通信
卡，而且支持相同的通信协议以实现互连。
现场总线技术概述
当然，如果现场总线的规模较大，也可能出现包含多个 不同通信协议的子网的情况，但每个子网使用的一定是同一 个通信协议。子网和子网之间，可以通过网关来实现协议的 转换，以组成大的主网。主站除了具备通信能力之外，还具 有强大的运算能力，因为在每一个扫描周期，主站都需要对 通信的数据进行处理并做出响应。通信的速度越快，主站的 运算能力的需求就越大，否则通信的实时性就无法体现出来。 子站作为受控设备，相对来说运算能力的要求比主站要小得 多，但也要能够及时执行主站的控制命令、监视命令并及时 反馈信息。当
现场总线技术概述
最后是降低了生产的稳定性。开关量信号和模拟量信号 都是纯粹的电信号，极易受到干扰。如果现场设计或施工不 当，则在信号受到干扰时很容易出现设备误动、信息错误、 无法安全停机等问题。如果是在施工阶段，技术人员尚可花 费大量的时间对其进行排查；如果已进入生产阶段才发现类 似问题，则需要花费大量的人力和物力来进行二次改造。
现场总线技术概述
现场总线的安全性则分为两个方向，一个是面向安全设 备的，另一个是面向通信本身的。面向安全设备方面，现在 很多通信协议都在自己的规范中单独加入了安全设备的部分， 牵涉安全设备的冗余、自检等，其目的是和安全设备做到更 优的适配，保证在出现安全问题时可以正常地停机。面向通 信本身方面，在前面稳定性的部分有必要的设置，如数据校 验、心跳协议等，其目的是保证通信自身信息的安全，并在 出现故障时可以做出正确的动作，如停机、报警等。得益于 通信速度的加快，目前这一部分的内容在整个通信协议的交 换信息中的占比越来越大，就是为了提高通信自身的安全性。
现场总线技术简要概述(ppt 31页)
己的FF协议 欧洲智能化作用和测量用户集团 （EIAMUG）
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
15
5-1-6 现场总线标准化组织及标准(2)
LonWorks（Local Operating Network，局部 操作网络)
Profibus（Process Field Bus，过程现场总线） HART（Highway Addressable Remote
现场设备 现场总线技术将基本控制功能已完全下 放到现场 现场控制系统FCS FCS未来的趋势
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
14
5-1-6 现场总线标准化组织及标准(1)
国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会 （ISA） – IEC/ISA标准 现场总线基金会（简称FF） – 采用IEC/ISA标准，未定义的采用自
与传统仪表的不同之处 现场总线技术的关键
– 使自动控制系统与现场设备具有通信能力 – 连接成网络系统
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
7
5-1-1 现场总线简介（3）
现场总线控制系统FCS的核心 现场总线的优点
– 适应了工业控制系统向分散化、网络化、智 能化方向发展的趋势
– 具有的开放性、数字化、多点通信等功能 – 应用领域不断扩大
第6章 现场总线技术简介－附
Introduction of Field Bus
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
1
本讲主要内容
现场总线概述
– 简介、发展与趋势、技术特点、优点、FCS
现场总线标准
– 七层模型、物理层标准、其它层次协议
目前几类有影响的现场总线
– FF、Lonworks、HART、CAN 、 Profibus等
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
15
5-1-6 现场总线标准化组织及标准(2)
LonWorks（Local Operating Network，局部 操作网络)
Profibus（Process Field Bus，过程现场总线） HART（Highway Addressable Remote
现场设备 现场总线技术将基本控制功能已完全下 放到现场 现场控制系统FCS FCS未来的趋势
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
14
5-1-6 现场总线标准化组织及标准(1)
国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会 （ISA） – IEC/ISA标准 现场总线基金会（简称FF） – 采用IEC/ISA标准，未定义的采用自
与传统仪表的不同之处 现场总线技术的关键
– 使自动控制系统与现场设备具有通信能力 – 连接成网络系统
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第5讲 现场总线技术简介
7
5-1-1 现场总线简介（3）
现场总线控制系统FCS的核心 现场总线的优点
– 适应了工业控制系统向分散化、网络化、智 能化方向发展的趋势
– 具有的开放性、数字化、多点通信等功能 – 应用领域不断扩大
第6章 现场总线技术简介－附
Introduction of Field Bus
19.10.2020
第5讲 现场总线技术简介
1
本讲主要内容
现场总线概述
– 简介、发展与趋势、技术特点、优点、FCS
现场总线标准
– 七层模型、物理层标准、其它层次协议
目前几类有影响的现场总线
– FF、Lonworks、HART、CAN 、 Profibus等
现场总线章节解-PPT精选文档107页
1.什么是现场总线
监控系统与现场总线
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制 设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统， 也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制 网络。
1
CUMT
2.现场总线的由来
监控系统与现场总线
集 散 控 制 系 统 DCS （ distributed control system）
第三个是应用处理器，执行操作系统服务与用户代码。芯片中 还具有存储信息缓冲区，以实现CPU之间的信息传递，并作为 网络缓冲区和应用缓冲区。
18
CUMT
监控系统与现场总线
(3) PROFIBUS
PROFIBUS是德国国家标准DINl9245和欧洲标准EN50170的现场 总线标准。
由 PROFIBUS-FMS ， PROFIBUS-DP ， PROFIBUS-PA 组 成 了 PROFIBUS系列。
22
CUMT
监控系统与现场总线
它规定了一系列命令，按命令方式工作。它有三类命令：
第一类称为通用命令，这是所有设备都理解、执行的命令； 第二类称为一般行为命令，所提供的功能可以在许多现场设备(
尽管不是全部)中实现，这类命令包括最常用的现场设备的功能 库； 第三类称为特殊设备命令，以便在某些设备中实现特殊功能， 这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的 公司所独有。 在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令。
监控系统与现场总线
7
CUMT
监控系统与现场总线
8
CUMT
监控系统与现场总线
伴随着控制系统结构与测控仪表的更新换代，系统的功能、 性能也在不断完善与发展，图4-1为各阶段测控仪表能力指数 示意图。
监控系统与现场总线
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制 设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统， 也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制 网络。
1
CUMT
2.现场总线的由来
监控系统与现场总线
集 散 控 制 系 统 DCS （ distributed control system）
第三个是应用处理器，执行操作系统服务与用户代码。芯片中 还具有存储信息缓冲区，以实现CPU之间的信息传递，并作为 网络缓冲区和应用缓冲区。
18
CUMT
监控系统与现场总线
(3) PROFIBUS
PROFIBUS是德国国家标准DINl9245和欧洲标准EN50170的现场 总线标准。
由 PROFIBUS-FMS ， PROFIBUS-DP ， PROFIBUS-PA 组 成 了 PROFIBUS系列。
22
CUMT
监控系统与现场总线
它规定了一系列命令，按命令方式工作。它有三类命令：
第一类称为通用命令，这是所有设备都理解、执行的命令； 第二类称为一般行为命令，所提供的功能可以在许多现场设备(
尽管不是全部)中实现，这类命令包括最常用的现场设备的功能 库； 第三类称为特殊设备命令，以便在某些设备中实现特殊功能， 这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的 公司所独有。 在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令。
监控系统与现场总线
7
CUMT
监控系统与现场总线
8
CUMT
监控系统与现场总线
伴随着控制系统结构与测控仪表的更新换代，系统的功能、 性能也在不断完善与发展，图4-1为各阶段测控仪表能力指数 示意图。
现场总线技术基础典型现场总线及其应用
太航科技
二、现场总线标准现状
1. IEC 61158国际标准 8种 2. 以太网技术对IEC 61158标准的扩充 12种 3. 特殊行业的现场总线国际标准 4种
三、现场总线在我国的应用概况
现场总线应用近年来有长足、全方位发展。 但开发技术还相对不足。 现场总线技术的开发、应用过程中，有效做法有如下几点： 1.选择在国际上影响较大、有市场应用前景的总线作为我国现场总 线开发的技术标准。 2.标准的文本可借鉴欧洲现场总线标准的文本构成方式，各个总线 标准分开，便于使用。 3.尽快建立总线应用技术支持服务机构。
二、现场总线协议模型
全新的IEC 61158现场总线协议模型，省去了OSI模型中间的3~6层，增加了 面向用户的第八层用户层。现场总线结构模型统一为四层，即：物理层、数据 链路层、应用层和用户层。
用户层 应用层 表示层 7 6 5 4 3 2 数据链路层 2 应用层 （3-6）层 不用 8 7
OSI与现场 总线结构 模型比较
用户层用户层88应用层应用层77应用层应用层表示层表示层663366层不用不用会话层会话层55传输层传输层44网络层网络层33数据链路层数据链路层22数据链路层数据链路层22物理层物理层11物理层物理层11osiosi协议协议模型模型现场总线协现场总线协议模型议模型osi与现场总线结构模型比较太航科技taihangcom三现场总线仪表三现场总线仪表智能仪表在通信上配置相应的总线标准接口前提下为了在智能仪表在通信上配置相应的总线标准接口前提下为了在fcsfcs系统集成中灵活配置还必须符合下列要求
太航科技
多功能智能化现场仪表开发的一些常用功能：
1.通信功能：支持一种或多种通信模式或总线协议 。 2.多变量监测：支持多个物理量的监测功能，一个变送器可以同时测量 温度、压力与流量等参数 。 3.复合控制功能：可以完成诸如信号线性化、工程单位转换、阀门特性 补偿、流量补偿、过程装置监视与诊断以及PID控制等多个功能 。 国内某款智能型电容式压力变送器：
《现场总线技术大全》课件
管理软件
用于自动化系统的管理和维护，支持设备的远程监控、故障诊断、资 产管理等功能。
软件应用的选择
01
根据实际需求选择合适的软件应用，需要考虑软件的功能、性 能、易用性、兼容性等方面。
02
根据自动化系统的规模和复杂度选择相应的软件应用，以满足
系统的监控、控制和优化需求。
在选择软件应用时，还需考虑软件供应商的技术支持和服务质
硬件设备的性能和可靠性直接影 响到整个现场总线系统的稳定性
和可靠性。
随着技术的发展，硬件设备的种 类和功能越来越丰富，为现场总 线技术的应用提供了更多的可能
性。
常见的硬件设备
传感器
用于采集现场的各种物理量， 如温度、压力、流量等，是实
现自动化检测的关键设备。
执行器
用于控制现场设备的动作，如 阀门、电机等，是实现自动化 控制的关键设备。
现场总线技术的应用领域
现场总线技术广泛应用于工业自动化 领域，如制造业、电力、石油化工等 。
在电力行业中，现场总线技术可以用 于实现电网的自动化监控和维护，提 高电网的可靠性和安全性。
在制造业中，现场总线技术可以实现 生产设备的监控和控制，提高生产效 率和产品质量。
在石油化工领域，现场总线技术可以 实现生产过程的自动化控制和监测， 提高生产效率和安全性。
技术发展的方向
01
实时性
进一步提高数据传输的实时性， 以满足工业控制对于快速响应的 需求。
安全性
02
03
兼容性
加强安全防护，提高系统的可靠 性和稳定性，防止数据泄露和被 攻击。
增强不同品牌和型号设备之间的 兼容性，降低集成成本和维护难 度。
技术发展的前景
01
02
用于自动化系统的管理和维护，支持设备的远程监控、故障诊断、资 产管理等功能。
软件应用的选择
01
根据实际需求选择合适的软件应用，需要考虑软件的功能、性 能、易用性、兼容性等方面。
02
根据自动化系统的规模和复杂度选择相应的软件应用，以满足
系统的监控、控制和优化需求。
在选择软件应用时，还需考虑软件供应商的技术支持和服务质
硬件设备的性能和可靠性直接影 响到整个现场总线系统的稳定性
和可靠性。
随着技术的发展，硬件设备的种 类和功能越来越丰富，为现场总 线技术的应用提供了更多的可能
性。
常见的硬件设备
传感器
用于采集现场的各种物理量， 如温度、压力、流量等，是实
现自动化检测的关键设备。
执行器
用于控制现场设备的动作，如 阀门、电机等，是实现自动化 控制的关键设备。
现场总线技术的应用领域
现场总线技术广泛应用于工业自动化 领域，如制造业、电力、石油化工等 。
在电力行业中，现场总线技术可以用 于实现电网的自动化监控和维护，提 高电网的可靠性和安全性。
在制造业中，现场总线技术可以实现 生产设备的监控和控制，提高生产效 率和产品质量。
在石油化工领域，现场总线技术可以 实现生产过程的自动化控制和监测， 提高生产效率和安全性。
技术发展的方向
01
实时性
进一步提高数据传输的实时性， 以满足工业控制对于快速响应的 需求。
安全性
02
03
兼容性
加强安全防护，提高系统的可靠 性和稳定性，防止数据泄露和被 攻击。
增强不同品牌和型号设备之间的 兼容性，降低集成成本和维护难 度。
技术发展的前景
01
02
第六章 现场总线系统1
一、现场总线的核心
二、现场总线的基础 三、现场总线与计算机网络的区别 四、现场总线通信协议模型
五、现场总线控制系统的构成
课程：
计算机控制系统
现场总线系统
四、现场总线通信协议模型 1、基本模型是TCP-IP与ISO-OSI 具有七层结构的OSI参考模型可支持的 通信功能是相当强大的。作为一个通用参 考模型，需要解决各方面可能遇到的问题， 需要具备丰富的功能。作为工业控制现场 底层网络的现场总线，要构成开放互连系 统，应该如何选择通信模型?是采用完全型 还是简化型?是否需要实现OSI的全部功能? 是否要采用那样复杂的协议?具有七层OSI 参考模型是否适应工业现场的通信环境?这 是现场总线技术形成的过程中必须考虑的 重要问题。
二、现场总线的概念 (2)现场总线系统的技术特点 d.系统结构的高度分散性 一种新的全分散性控制系统的体系结 构。它从根本上改变了现有集散控制 系统DCS的系统构成方式。
二、现场总线的概念 2、现场总线的特点与优点 2.2现场总线的优点 (1)节省硬件数量与投资 (2)节省安装费用 (3)节省维护开销 (4)用户具有高度的系统集成主动权 (5)提高了系统的准确性与可靠性
二、现场总线的概念
2、现场总线的特点与优点 2.1现场总线的特点 (1)现场总线系统的结构特点
现场总线系统把原先DCS系统时处于控制室 位置的控制模块、输入输出及其模／数、 数／模转换模块等移至位于生产现场的测 控仪表中，利用现场设备具备的通信能力， 使控制系统功能不依赖于控制室的计算机 或仪表而得以实现，即在现场直接实现 控制。
四、现场总线通信协议模型
2、现场总线通信协议模型 (一)物理层的功能 物理层用于实现现场物理设备与总线之 间的连接。其主要功能是为现场设备与通 信传输媒体的连接提供机械和电气接口。 （二）数据链路层 为了满足实时性要求，采用了不同于IT 的全新的服务定义和规范。
现场总线技术及应用教程第2版
3.2.1 设备类型 1)1类主站(Class1 Master)：它是DP网络中的主角，负责和从站交 换数据，并控制整个网络的运行。
2)2类主站(Class2 Master)：它负责对DP系统进行组态，对网络进 行诊断等，它一般是装有通信卡和工程软件的上位机。 3)从站(Slaves)：从站是更接近于底层现场的设备，它们负责执行 主站的输出命令，并向主站提供从现场传感器采集到的输入信号 或其他输入信号。 4)网络连接器件：中继器、耦合器、链接器、电缆等。 3.2.2 系统配置
现场总线技术及应用教程
（第2版）
王永华 A.Verwer(英) 编著
第 1章 第 2章 第 3章 第 4章 第 5章 第 6章 第 7章 第 8章 第 9章
现场总线技术概述 工业网络与通信基础知识 PROFIBUS基础及安装技术 PROFIBUS通信技术及DP-V0/V1 PROFINET基础及安装技术 PROFINET技术 AS-i技术及应用 现场总线技术应用综合举例 标准工业控制编程语言IEC61131-3
3.3 PRቤተ መጻሕፍቲ ባይዱFIBUS设备集成工具
图3-������
8 设备管理工具的特点以及使用场合
(1)GSD (2)EDD (3)FDT/DTM 1)厂级的操作员要使用具有诊断能力的智能现场设备的复杂、非 标准化的特性参数；
3.3 PROFIBUS设备集成工具
2)在“资产最优化”场合，要求支持预防性维护和维护程序的功 能； 3)设备的操作需要用软件方式来“封装”(安全技术、校准等)。
3.2.5 设备地址 1)地址127保留用于全局控制或广播信息。 2)地址126保留用于尚未分配地址，需要使用2类主站来设置地址 的从站。
3.2 PROFIBUS基础
2)2类主站(Class2 Master)：它负责对DP系统进行组态，对网络进 行诊断等，它一般是装有通信卡和工程软件的上位机。 3)从站(Slaves)：从站是更接近于底层现场的设备，它们负责执行 主站的输出命令，并向主站提供从现场传感器采集到的输入信号 或其他输入信号。 4)网络连接器件：中继器、耦合器、链接器、电缆等。 3.2.2 系统配置
现场总线技术及应用教程
（第2版）
王永华 A.Verwer(英) 编著
第 1章 第 2章 第 3章 第 4章 第 5章 第 6章 第 7章 第 8章 第 9章
现场总线技术概述 工业网络与通信基础知识 PROFIBUS基础及安装技术 PROFIBUS通信技术及DP-V0/V1 PROFINET基础及安装技术 PROFINET技术 AS-i技术及应用 现场总线技术应用综合举例 标准工业控制编程语言IEC61131-3
3.3 PRቤተ መጻሕፍቲ ባይዱFIBUS设备集成工具
图3-������
8 设备管理工具的特点以及使用场合
(1)GSD (2)EDD (3)FDT/DTM 1)厂级的操作员要使用具有诊断能力的智能现场设备的复杂、非 标准化的特性参数；
3.3 PROFIBUS设备集成工具
2)在“资产最优化”场合，要求支持预防性维护和维护程序的功 能； 3)设备的操作需要用软件方式来“封装”(安全技术、校准等)。
3.2.5 设备地址 1)地址127保留用于全局控制或广播信息。 2)地址126保留用于尚未分配地址，需要使用2类主站来设置地址 的从站。
3.2 PROFIBUS基础
现场总线概述-课件
广东石油化工学院自动化系
—控制仪表和计算机控制装置—
Hale Waihona Puke 现场总线现场总线是“安装在生产过程区域的现场设备、仪表和控制室内 的自动控制装置、系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数 据总线”（IEC61158定义）
现场总线类型主要有： FieldBus、Foundation、ProfiBus、 ControlNet、P－Net、FF HSE 、 SwiftNet、WorldFIP、InterBus、CAN……
1）中国的 EPA（Ethernet for Plant Automation） 2）德国的 EtherCAT（Ethernet for Control and Automation Technology） 3）日本横河的V－Net。 4）日本东芝的TCNet。 5）欧洲开放网络联合会（ IAONA）的 EPL（ Ethernet PowerLink） 6）法国施奈德的ModBus TCP（RTPS）等
此外，一些国际组织也在积极推进以太网进入控制领域，正在进行工业以太 网关键技术的研究。
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目 录
下页
广东石油化工学院自动化系
—控制仪表和计算机控制装置—
2002年在北京TC65年会期间，建议对以下6个新的实时以太网协议提案将以 PAS（Publicly Available Specification）规范的形式发布:
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目 录
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广东石油化工学院自动化系
—控制仪表和计算机控制装置—
现场总线既是通信网络，又是自控系统。
它作为通信网络，它所传输的是接通、关断电源，开关阀门的指 令与数据，直接关系到处于运行操作过程之中的设备、人身的安 全，要求信号能够准确、及时到位，同时还具有节点分散、报文 简短等特征。
—控制仪表和计算机控制装置—
Hale Waihona Puke 现场总线现场总线是“安装在生产过程区域的现场设备、仪表和控制室内 的自动控制装置、系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数 据总线”（IEC61158定义）
现场总线类型主要有： FieldBus、Foundation、ProfiBus、 ControlNet、P－Net、FF HSE 、 SwiftNet、WorldFIP、InterBus、CAN……
1）中国的 EPA（Ethernet for Plant Automation） 2）德国的 EtherCAT（Ethernet for Control and Automation Technology） 3）日本横河的V－Net。 4）日本东芝的TCNet。 5）欧洲开放网络联合会（ IAONA）的 EPL（ Ethernet PowerLink） 6）法国施奈德的ModBus TCP（RTPS）等
此外，一些国际组织也在积极推进以太网进入控制领域，正在进行工业以太 网关键技术的研究。
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广东石油化工学院自动化系
—控制仪表和计算机控制装置—
2002年在北京TC65年会期间，建议对以下6个新的实时以太网协议提案将以 PAS（Publicly Available Specification）规范的形式发布:
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广东石油化工学院自动化系
—控制仪表和计算机控制装置—
现场总线既是通信网络，又是自控系统。
它作为通信网络，它所传输的是接通、关断电源，开关阀门的指 令与数据，直接关系到处于运行操作过程之中的设备、人身的安 全，要求信号能够准确、及时到位，同时还具有节点分散、报文 简短等特征。
《现场总线技术》PPT课件
典型的FCS组成结构
三、现场总线设备
• 现场总线设备的类型可以是现场总线基金会制 定的几种类型中的任意一种，每种类型的物理 设备都具有通信能力。 • 5种设备类型： • 1、临时设备 • 工作在现场总线网络上，用于对网络组态和排 除设备故障 • 2、静态块现场设备 • 是一种包含功能块应用进程的现场设备，所有 的功能块在静态下被确定
三种CSMA坚持退避算法 • 1、不坚持CSMA。介质空闲，则发送， 否则等待随机时间，重试。 • 2、1－坚持CSMA。介质空闲，则发送， 介质忙，继续监听，直到介质空闲，立 即发送。 • 3、P－坚持CSMA。介质空闲，以P的概 率（随机算法）发送，介质忙，继续监 听，直到介质空闲，立即发送。
2.5.2 令牌访问控制方式 • 基本方式：按一定顺序在各站点传递令 牌，谁得到令牌，谁才有发报权。 • 两种令牌方式： • 1、令牌环方式
2、令牌传递总线方式 • 网上各工作站按一定顺序形成逻辑环， 首尾相连。
fcs由控制系统软件测量系统网络系统和管理系统组成ppt课件151控制系统软件包括监控组态软件维护软件仿真软件和设备管理软件等4在网络运行过程中对系统实时采集处理数据优化控制逻辑控制监控显示输出报表等ppt课件162测量系统多变量高性能的测量使测量仪表具有计算能设备制造等信息硬件含
1.1.1 什么是现场总线 • 定义： • 应用在生产现场，在计算机控制设备之 间实现双向串行多点数字通信的系统。 • 特点： • 1、传统测量仪器仪表微机化，具有数字 计算、通信能力 • 2、可用双绞线作为总线，连接现场仪器 仪表成网络系统；
特点： • 3、执行公开、规范的通信协议 • 4、现场仪表、控制设备与远程监控计算 机之间，实现数据传输、信息交换，形 成各种适应实际需要的自动控制系统
相关主题
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同时也产生了几个高层协议：比较成功的有Device Net和 CANopen。Device Net适合工厂自动化，CANopen特适合于在 各种类型的机械控制中的嵌入式网络。
现场总线技术
1.4 CAN的前景
虽然CAN协议迄今已有十几个年了，它仍然在不断的发 展完善。计划将“时间-触发通信”标准化为ISO11898-4。 TTCAN的扩展将使CAN的生命延长5~10年。另外考虑到 CAN还处于全球市场渗透的初期。今后这种总线会有更 大的增长。 新的潜在领域的开发：如家电、娱乐等。
距离
现场总线技术
CAN，全称为“Controller Area Network”，即控 制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之 一。和FF, Profibus, LON是目前最流行、最常见 的四种总线。
CAN通信模型 CAN只采用了ISO/OSI模型中的两层：物理层和数 据链路层。 物理层又分为物理信令(PLS，Physical Signaling)、 物理媒体附件(PMA， Physical Medium Attachment) 与媒体接口(MDI，Medium Dependent Interface)三 部分。
现场总线技术
2.1 CAN总线的特点
1. CAN是到目前为止的唯一ISO国际标准的现场总线；遵循 了ISO/OSI参考模型的三层协议。
2. CAN是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网 络。
3. CAN为多地向网络上其他节点发送信息，而不分主从。 4. 在报文标识符主方式工作，网络上任意节点均可在任意时
现场总线技术
数 据 链路 层 物理层
CAN模型
LLC MAC
P AL P MA MDI
现场总线技术
1. CAN总线的发展历程
1.1 第一块CAN芯片的诞生 早在20世纪80年代初，Bosch公司的工程人员就在探讨
已有总线系统运用于轿车的可能性。1983年开始设计新的现 场总线。
1986年2月，在SEA（汽车工程人员协会）Rober Bosch 公司提出了CAN。直到1987年，Intel公司推出了CAN第一 片芯片。今天，几乎每一辆在欧洲生产的轿车都至少装配一 片CAN芯片。
现场总线技术
1.2 CAN标准化和一致性
20世纪90年代初，Bosch CAN规范（2.0版）被提交作为 国家标准。在1993年11月公布了CAN的ISO11898标准。定 义了29位的扩展标识符，最高波特率1Mbps。
ISO11898-1描述了“CAN数据链路层”， ISO11898-2定义了“无错误-误差CAN物理层”， ISO11898-3规定了“错误-误差物理层”。
刻主动上，CAN上的节点分成不同的优先级，可满足不 同的实时要求，优先级高的数据最多可在134微秒内得到 传输。
现场总线技术
2.1 CAN总线的特点
5. CAN采用非破坏总线仲裁技术，当多个节点同时向总线 发送信息出现冲突时，优先级较低的节点就会主动地退 出发送，而最高优先级的节点就会不受影响的继续传输 数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其在网络 负载很重的情况也不会出现网络瘫痪（以太网则有可 能） 。
现场总线技术
1.3 从理论到实践
虽然早先设计CAN是用于轿车，但是第一批应用就有不同 的市场。在电梯、纺织机器、医药系统（X射线）都有用到。 为促进CAN 以及CAN 协议的发展 ，1992年3月，“自动控制
中 的CAN” CiA (CAN in Automation) 用户组织正式成立。在CiA 的努力推广下，CAN 技术在汽车电控制系统、电梯控制系统 、安全监控系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等方面均得 到了广泛的应用。现已有400 多家公司加入了CiA，CiA 已经 为全球应用CAN 技术的权威。
现场总线技术
物理信令PLS、物理媒体附件PMA与媒体接口MDI这三部 分，完成电气连接、实现驱动器/接收器特性、定时、同 步、位编码/解码。数据链路层分为逻辑链路控制与媒体 访问控制两部分，分别完成接收滤波、超载通知、恢复 管理，以及应答、帧编码、数据封装拆装、媒体访问管 理、出错检测等。CAN通信模型如下图所示。
6. CAN节点只需通过对报Байду номын сангаас标识符滤波即可实现点对点、 一点对多点及全局广播等几种方式传送接受数据。
现场总线技术
2.1 CAN总线的特点
7. CAN的直接通讯距离最远可达10km(速率在5kbps以 下)；通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最多为 40m)。
8. CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达 110个。在标准祯报文表示符有11位，而扩展祯的报 文标识符（29位）的个数几乎不受限制。
能，以使总线上其他节点的操作不受影响。 13.CAN总线具有较高的性能价格比。结构简单，器件
容易购置，每个节点的价格较低，而且开发技术容易 掌握，能充分利用现有的单片机开发工具。
现场总线技术
CAN 总线示意图
现场总线技术
2. CAN 总线的特点
2.1 CAN 总线的特点
由于CAN的本身的优点，其应用领域不止汽车行业，而扩 展到了机械、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗 器械、家用电器及传感器等领域发展。CAN采用了新的技术 和独特的设计，该总线于一般的通信总线相比，它的数据通信 具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其特点具体概括如下：
现场总线技术
第六章 CAN总线概述
现场总线技术
6.1 CAN总线的概述 6.2 CAN通信协议 6.3 SJA1000独立CAN控制器 6.4 PCA82C250 CAN总线收发器简介 6.5 基于CAN-bus的大坝安全监测系统
——CAN总线应用实例分析
现场总线技术
6.1 CAN总线的概述
1.CAN的发展历程 2.CAN总线的特点 3.CAN总线的位数值表示与通信
9. 报文采用短祯结构，每一祯8个字节，传输时间短， 受干扰概率低，保证了数据出错率极低。
现场总线技术
2.1 CAN总线的特点
10.CAN每祯信息都有CRC校验及其它检错措施，具有 极好的检错效果。
11.CAN的通信介质灵活可为双绞线、同轴电缆或光纤。 12.CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功
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1.4 CAN的前景
虽然CAN协议迄今已有十几个年了，它仍然在不断的发 展完善。计划将“时间-触发通信”标准化为ISO11898-4。 TTCAN的扩展将使CAN的生命延长5~10年。另外考虑到 CAN还处于全球市场渗透的初期。今后这种总线会有更 大的增长。 新的潜在领域的开发：如家电、娱乐等。
距离
现场总线技术
CAN，全称为“Controller Area Network”，即控 制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之 一。和FF, Profibus, LON是目前最流行、最常见 的四种总线。
CAN通信模型 CAN只采用了ISO/OSI模型中的两层：物理层和数 据链路层。 物理层又分为物理信令(PLS，Physical Signaling)、 物理媒体附件(PMA， Physical Medium Attachment) 与媒体接口(MDI，Medium Dependent Interface)三 部分。
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2.1 CAN总线的特点
1. CAN是到目前为止的唯一ISO国际标准的现场总线；遵循 了ISO/OSI参考模型的三层协议。
2. CAN是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网 络。
3. CAN为多地向网络上其他节点发送信息，而不分主从。 4. 在报文标识符主方式工作，网络上任意节点均可在任意时
现场总线技术
数 据 链路 层 物理层
CAN模型
LLC MAC
P AL P MA MDI
现场总线技术
1. CAN总线的发展历程
1.1 第一块CAN芯片的诞生 早在20世纪80年代初，Bosch公司的工程人员就在探讨
已有总线系统运用于轿车的可能性。1983年开始设计新的现 场总线。
1986年2月，在SEA（汽车工程人员协会）Rober Bosch 公司提出了CAN。直到1987年，Intel公司推出了CAN第一 片芯片。今天，几乎每一辆在欧洲生产的轿车都至少装配一 片CAN芯片。
现场总线技术
1.2 CAN标准化和一致性
20世纪90年代初，Bosch CAN规范（2.0版）被提交作为 国家标准。在1993年11月公布了CAN的ISO11898标准。定 义了29位的扩展标识符，最高波特率1Mbps。
ISO11898-1描述了“CAN数据链路层”， ISO11898-2定义了“无错误-误差CAN物理层”， ISO11898-3规定了“错误-误差物理层”。
刻主动上，CAN上的节点分成不同的优先级，可满足不 同的实时要求，优先级高的数据最多可在134微秒内得到 传输。
现场总线技术
2.1 CAN总线的特点
5. CAN采用非破坏总线仲裁技术，当多个节点同时向总线 发送信息出现冲突时，优先级较低的节点就会主动地退 出发送，而最高优先级的节点就会不受影响的继续传输 数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。尤其在网络 负载很重的情况也不会出现网络瘫痪（以太网则有可 能） 。
现场总线技术
1.3 从理论到实践
虽然早先设计CAN是用于轿车，但是第一批应用就有不同 的市场。在电梯、纺织机器、医药系统（X射线）都有用到。 为促进CAN 以及CAN 协议的发展 ，1992年3月，“自动控制
中 的CAN” CiA (CAN in Automation) 用户组织正式成立。在CiA 的努力推广下，CAN 技术在汽车电控制系统、电梯控制系统 、安全监控系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等方面均得 到了广泛的应用。现已有400 多家公司加入了CiA，CiA 已经 为全球应用CAN 技术的权威。
现场总线技术
物理信令PLS、物理媒体附件PMA与媒体接口MDI这三部 分，完成电气连接、实现驱动器/接收器特性、定时、同 步、位编码/解码。数据链路层分为逻辑链路控制与媒体 访问控制两部分，分别完成接收滤波、超载通知、恢复 管理，以及应答、帧编码、数据封装拆装、媒体访问管 理、出错检测等。CAN通信模型如下图所示。
6. CAN节点只需通过对报Байду номын сангаас标识符滤波即可实现点对点、 一点对多点及全局广播等几种方式传送接受数据。
现场总线技术
2.1 CAN总线的特点
7. CAN的直接通讯距离最远可达10km(速率在5kbps以 下)；通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最多为 40m)。
8. CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达 110个。在标准祯报文表示符有11位，而扩展祯的报 文标识符（29位）的个数几乎不受限制。
能，以使总线上其他节点的操作不受影响。 13.CAN总线具有较高的性能价格比。结构简单，器件
容易购置，每个节点的价格较低，而且开发技术容易 掌握，能充分利用现有的单片机开发工具。
现场总线技术
CAN 总线示意图
现场总线技术
2. CAN 总线的特点
2.1 CAN 总线的特点
由于CAN的本身的优点，其应用领域不止汽车行业，而扩 展到了机械、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗 器械、家用电器及传感器等领域发展。CAN采用了新的技术 和独特的设计，该总线于一般的通信总线相比，它的数据通信 具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其特点具体概括如下：
现场总线技术
第六章 CAN总线概述
现场总线技术
6.1 CAN总线的概述 6.2 CAN通信协议 6.3 SJA1000独立CAN控制器 6.4 PCA82C250 CAN总线收发器简介 6.5 基于CAN-bus的大坝安全监测系统
——CAN总线应用实例分析
现场总线技术
6.1 CAN总线的概述
1.CAN的发展历程 2.CAN总线的特点 3.CAN总线的位数值表示与通信
9. 报文采用短祯结构，每一祯8个字节，传输时间短， 受干扰概率低，保证了数据出错率极低。
现场总线技术
2.1 CAN总线的特点
10.CAN每祯信息都有CRC校验及其它检错措施，具有 极好的检错效果。
11.CAN的通信介质灵活可为双绞线、同轴电缆或光纤。 12.CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功